JP2000041984A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2000041984A
JP2000041984A JP10218733A JP21873398A JP2000041984A JP 2000041984 A JP2000041984 A JP 2000041984A JP 10218733 A JP10218733 A JP 10218733A JP 21873398 A JP21873398 A JP 21873398A JP 2000041984 A JP2000041984 A JP 2000041984A
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JP
Japan
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displacement
peak
real
measurement point
measuring
Prior art date
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JP10218733A
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English (en)
Inventor
Takashi Okada
孝 岡田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波画像を利用して血管壁を伝搬する脈波
の速度を演算する場合に、脈波の移動時間の推定精度を
高める。 【解決手段】 超音波画像上において血管壁上に2つの
計測点が設定される。各計測点ごとに血管壁の変位が送
信繰り返し周期にしたがって取り込まれる。各計測点ご
とに取得される離散的な変位波形に基づいて連続的な近
似波形が生成され、その近似波形を利用して実ピークが
推定される。実ピーク間の時間差を利用して脈波の速度
が演算される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に血管などの組織変位や脈波が伝搬する速度を計
測する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】頸動脈などを血液が流れる場合、心臓か
らの血液の拍出に従って、血管壁の部分的な拡張変形
(脈波)が伝わっていく。その伝搬速度(脈波速度)
は、循環器の疾患を診断する1つの重要なデータとなり
得るものである。その脈波速度を計測するために超音波
診断装置が利用される。すなわち、血管を超音波画像と
して表示させておき、血管壁上に2つの計測点を入力指
定させ、2つの測定点間における変位ピーク発生の時間
差及び測定点間距離から脈波速度を求めるものである。
変位の計測に当たっては、超音波ビームに沿った受信R
F信号のトラッキングなどの手法が利用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、脈波速
度の演算精度を向上させるためには、2つの計測点間に
おける変位ピークの移動時間を正確に計測する必要があ
る。すなわち、各計測点を実際の変位ピークがいつ通過
したかを精度良く特定する必要がある。しかし、従来装
置においては、各計測点の送信繰り返し周期ごとに変位
が求められており、送信繰り返し周期間において計測点
を実ピークが通過すると、当該実ピークを特定すること
ができない。従って、時間計測の精度が送信繰り返し周
期に支配されてしまうという問題があった。送信繰り返
し周期を小さくすればそれだけ変位計測間隔が短くなり
速度計測の面では有利であるが、診断距離が低下すると
いう問題が生じてしまう。
【0004】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、送信繰り返し周期を維持して
移動速度の演算精度を向上させることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波画像上において第1計測点の変位
を所定の時間間隔で計測する第1変位計測手段と、前記
超音波画像上において第2計測点の変位を所定の時間間
隔で計測する第2変位計測手段と、前記第1計測点につ
いての変位の時系列である第1変位列に対して、変位の
変動傾向から第1実ピークの発生タイミングを推定する
第1実ピーク推定手段と、前記第2計測点についての変
位の時系列である第2変位列に対して、変位の変動傾向
から第2実ピークの発生タイミングを推定する第2実ピ
ーク推定手段と、前記第1実ピークの発生タイミング及
び前記第2実ピークの発生タイミングを比較してピーク
移動時間を演算する時間差分演算手段と、前記ピーク移
動時間及び計測点間距離に基づいてピーク移動速度を演
算する移動速度演算手段と、を含むことを特徴とする。
【0006】上記構成によれば、変位データ列(変位パ
ターン)の傾向から実ピークを判定して、これをもとに
移動時間を算出できるので、移動速度を従来よりも高精
度に演算できる。特に送信繰り返し周期を維持して、診
断距離を低下させることなく演算精度を高められるとい
う利点がある。なお、本発明は脈波の伝播速度の計測の
他、組織変位の計測にも応用可能である。
【0007】また、上記目的を達成するために、本発明
は、超音波画像を利用して血管壁を伝わる脈波の伝搬速
度を計測する装置において、前記超音波画像に含まれる
血管壁上に互いに離間させて第1計測点及び第2計測点
を設定するための入力手段と、前記第1計測点における
血管壁の変位を所定の時間間隔で計測する第1変位計測
手段と、前記第2計測点における血管壁の変位を所定の
時間間隔で計測する第2変位計測手段と、前記第1計測
点についての変位の時系列である第1変位列に対して、
変位の変動傾向から第1実ピークの発生タイミングを推
定する第1実ピーク推定手段と、前記第2計測点につい
ての変位の時系列である第2変位列に対して、変位の変
動傾向から第2実ピークの発生タイミングを推定する第
2実ピーク推定手段と、前記第1実ピークの発生タイミ
ング及び前記第2実ピークの発生タイミングを比較して
ピーク移動時間を演算する時間差分演算手段と、前記ピ
ーク移動時間及び計測点間距離に基づいて脈波移動速度
を演算する移動速度演算手段と、を含むことを特徴とす
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
【0009】図1には、本発明に係る超音波診断装置の
好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を
示すブロック図である。
【0010】図1において、探触子10は、超音波の送
受波を行う手段であり、この探触子10には複数の振動
素子からなるアレイ振動子が設けられている。そのアレ
イ振動子を電子走査することによって超音波ビームが走
査され、これによって二次元データ取込領域である走査
面が形成される。送受信部12は探触子10に対して送
信信号を供給すると共に、探触子10から出力される受
信信号を処理する回路である。画像形成部14は送受信
部12にて処理された受信信号(エコーデータ)に基づ
いてBモード画像などの超音波画像を作成する手段であ
る。本発明は特にBモード画像上の2点間の脈波速度を
計測する場合に適用される。これについては後に詳述す
る。表示部16には、画像形成部14にて作成された超
音波画像が表示され、また、以下に説明する脈波速度演
算部18にて演算された脈波速度が数値として表示され
る。
【0011】次に、脈波速度演算部18について説明す
る。
【0012】図2には、表示部16に表示される超音波
画像が概念的に示されている。図においてSは走査面を
表しており、これは、例えば電子リニア走査方式によっ
て形成されるものである。走査面Sすなわち二次元断層
画像上には血管100が現れている。この血管100は
例えば頸動脈である。心臓の拍動に伴って、頸動脈であ
る血管100には脈波が伝わる。その脈波が図において
符号106で示されている。この脈波106は具体的に
は血管壁100Aを部分的に拡張しつつ血液の流れの方
向に沿って伝達される。
【0013】このような脈波の速度を計測するため、図
1に示す入力部20によって超音波画像上に2つの計測
点A,Bが設定される。具体的には、血管壁100A上
に任意の距離を隔てた、2つの計測点A,Bが指定され
る。
【0014】このような計測点A,Bが指定されると、
周知のエコートラッキング法にしたがって、血管壁10
0Aの変動に伴って、その計測点A,Bが指定された組
織部分の変位が計測される。すなわちエコートラッキン
グが行われる。これは例えば計測点A,Bを通る超音波
ビーム102,104上において受信RF信号の位相を
追従することによって実現される。もちろん、これ以外
の手法を利用してエコートラッキングを行うことが可能
である。何れにしても、このようなエコートラッキング
は、ユーザーが一旦計測点の指定した後は、自動的にト
ラッキングが実行される。
【0015】図3には、このようなエコートラッキング
によって得られるA点の変位波形とB点の変位波形が示
されている。変位波形は、送信繰り返し周期ごとに求め
られる計測点の変位量を繋げたものであり、その変位波
形自体は離散的なデータ構造を有している。以下の説明
のため、(A)に示すA点の変位波形においては実ピー
ク点が観測点(観測タイミング)の間に生じているもの
とし、(B)に示すB点の変位波形においては実際のピ
ーク点が観測点と一致しているものとする。
【0016】このような前提条件の下、従来において
は、飽くまでも観測点にて観測された観測ピークの発生
時間の差としてピーク移動時間ΔT1が観測されてい
た。したがって、観測点に対して実ピーク点が異なるこ
とから、推定される脈波速度の精度に問題があった。
【0017】本実施形態によれば、後に詳述する近似波
形の生成により実際のピーク点を推定することが可能で
ある。そして、そのような実際のピーク点を利用してピ
ーク移動時間ΔT2を推定することが可能であり、これ
によって脈波速度を高精度に演算できるという利点を得
られる。
【0018】図3に示した例では、A点についてのみ実
ピーク点が観測点と異なっていたが、実際の計測におい
ては何れの計測点においても実ピーク点が観測点と異な
るものと思われ、それぞれの計測点について実ピークの
推定が実行される。図1に示した脈波速度演算部18は
以上説明した原理に基づいて演算を実行している。
【0019】図1に戻って、変位トラッキング部22
は、図2に示したように入力部20によって指定された
2つの計測点A,Bについて組織変位を送信繰り返し周
期にしたがって計測する手段である。したがって、この
エコートラッキング部22から図3(A)及び(B)に
示したような複数の変位データで構成される変位波形が
各計測点に対応して出力される。その2つの変位波形は
本実施形態において補間演算部24に入力されている。
【0020】補間演算部24は、この実施形態において
2つの実ピーク推定部26,28で構成されている。各
実ピーク推定部26,28は図3に示したように、離散
的な変位波形に基づいて連続的な近似波形を生成し、そ
の近似波形を基礎として実ピークを推定するものであ
る。具体的な構成例については後に図4を用いて説明す
る。
【0021】したがって、2つの実ピーク推定部26,
28によって、それぞれの計測点ごとに実ピークが推定
されると、時間差演算部30によって、各実ピークの発
生時間の差として移動時間差が演算されることになる。
その移動時間差ΔTは速度計算部32に送られ、速度計
算部32では、2つの計測点間の距離Lを移動時間差Δ
Tで除することによって脈波速度vを演算している。そ
の脈波速度vは表示部16に送られ画像表示される。
【0022】図4には、図1に示した実ピーク推定部2
6,28の具体的な構成例が示されている。
【0023】この図4に示す例においては実ピーク推定
部26,28が波形近似部40とピーク判定器42とで
構成されている。波形近似部40は、送信繰り返し周期
に同期してデータを遅延する遅延器44,46,48を
有しており、これらの遅延器によって各観測タイミング
における変位量データが複数データ分蓄えられる。
【0024】乗算器50,52,54,56は、現時点
の変位量データに加えてそれより過去3つ分の変位量デ
ータを利用してそれらに対して所定の係数を乗算する手
段であり、それぞれの乗算結果は加算器60において加
算される。
【0025】各乗算器50,52,56には係数発生器
58から乗算係数としてa0,a1,a2,a3が供給され
ている。
【0026】したがって、この波形近似部によれば、例
えば三次スプライン関数の補間方法を利用して変位波形
から連続的な近似波形を生成することが可能であり、換
言すれば、図3に示したように実ピークを推定すること
が可能となる。もちろん、図4には特定の補間演算方法
が示されていたが、他の手法を利用して近似波形を生成
するようにしてもよい。
【0027】ピーク判定器42は、このように生成され
た連続的な近似波形に基づいてそのピークを判定するこ
とによって実ピークを推定するものである。
【0028】ちなみに、三次スプラインよりもさらに次
数が高い補間演算を実行する場合には、その次数に応じ
て遅延器及び乗算器の個数を増やせばよい。
【0029】以上説明したように、上記の実施形態によ
れば、送信繰り返し周期の制約に関わらず実ピークの発
生時間を精度良く推定して結果として脈波速度の演算精
度を向上できる。なお、上記の演算の原理は脈波速度の
演算以外にも応用可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送信繰り返し周期を維持しても移動速度の演算精度を向
上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形
態を示すブロック図である。
【図2】 血管壁上に設定される2つの計測点を示す図
である。
【図3】 各計測点ごとに取得される変位波形を示す図
である。
【図4】 実ピーク推定部の具体的な構成例を示す図で
ある。
【符号の説明】
18 脈波速度演算部、22 エコートラッキング部、
24 補間演算部、26,28 実ピーク推定部、30
時間差演算部、32 速度計算部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波画像上において第1計測点の変位
    を所定の時間間隔で計測する第1変位計測手段と、 前記超音波画像上において第2計測点の変位を所定の時
    間間隔で計測する第2変位計測手段と、 前記第1計測点についての変位の時系列である第1変位
    列に対して、変位の変動傾向から第1実ピークの発生タ
    イミングを推定する第1実ピーク推定手段と、 前記第2計測点についての変位の時系列である第2変位
    列に対して、変位の変動傾向から第2実ピークの発生タ
    イミングを推定する第2実ピーク推定手段と、 前記第1実ピークの発生タイミング及び前記第2実ピー
    クの発生タイミングを比較してピーク移動時間を演算す
    る時間差分演算手段と、 前記ピーク移動時間及び計測点間距離に基づいてピーク
    移動速度を演算する移動速度演算手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 超音波画像を利用して血管壁を伝わる脈
    波の伝搬速度を計測する装置において、 前記超音波画像に含まれる血管壁上に互いに離間させて
    第1計測点及び第2計測点を設定するための入力手段
    と、 前記第1計測点における血管壁の変位を所定の時間間隔
    で計測する第1変位計測手段と、 前記第2計測点における血管壁の変位を所定の時間間隔
    で計測する第2変位計測手段と、 前記第1計測点についての変位の時系列である第1変位
    列に対して、変位の変動傾向から第1実ピークの発生タ
    イミングを推定する第1実ピーク推定手段と、 前記第2計測点についての変位の時系列である第2変位
    列に対して、変位の変動傾向から第2実ピークの発生タ
    イミングを推定する第2実ピーク推定手段と、 前記第1実ピークの発生タイミング及び前記第2実ピー
    クの発生タイミングを比較してピーク移動時間を演算す
    る時間差分演算手段と、 前記ピーク移動時間及び計測点間距離に基づいて脈波移
    動速度を演算する移動速度演算手段と、 を含むことを特徴とする脈波伝搬速度計測機能を備えた
    超音波診断装置。
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